Помоги проекту - поделись книгой:
Почему птицы «любят» одни статуи и «не любят» другие?
Порой за разгадками волнующих тайн необходимо в буквальном смысле слова забраться в мозг другого существа и попытаться понять, как оно, обладая другими органами чувств, воспринимает окружающий мир. Если же это не удается, загадка так и остается до конца не разгаданной. Вот одна из них. Каждый, кто гулял по площадям любимого города и внимательно рассматривал статуи, замечал интересную закономерность: у некоторых на голове и плечах находится толстый слой птичьего помета, а другие стоят как будто только что из мастерской. Профан скажет, что тот, чья статуя засижена птицами, при жизни был нехорошим человеком, вот птицы ее и метят. Но не таков искушенный в познании премудростей исследователь. Он глубоко задумается и составит план, который поможет ему максимально близко приблизиться к непостижимой истине, как это сделал лауреат Игнобелевской премии 2003 года по химии Юкио Хироси. Он пытался понять, отчего статую в городе Канадзава голуби облетают стороной.
Принц Ямато Такэру, что означает "силач из дома Ямато", жил, согласно преданию, в I–II веках н. э., был сыном двенадцатого правителя Японии Кейко-тэнно и отцом четырнадцатого правителя Тюай-тэнно, прославился многими победами, объединил страну под властью ныне правящего дома и стал в конце концов божеством синтоистского пантеона. Его статуи стоят во многих уголках Японии. Одна из них и послужила объектом игнобелевского исследования.
Статую принца воздвигли в 1880 году в парке Кенроку-эн, одном из старейших парков страны, который создавался с XVII века трудами даймё из дома Маэда, владевших Канадзавой при власти сёгунов. В 1874 году, во время Реставрации Мэйдзи, когда была восстановлена власть императора и начались буржуазно-демократические реформы, парк открыли для публичного доступа, и вскоре жители города полюбили проводить там время. Вот и Юкио Хироси в детстве не раз бывал в этом парке, а зоркий глаз будущего исследователя приметил интересную особенность: в отличие от многих других памятников, статуя Ямато Такэру не была испачкана пометом – птицы сидели на всех окрестных деревьях, а этот памятник избегали. Лет в восемнадцать Юкио Хироси задался вопросом: отгоняет ли птиц магическая сила божественного принца или есть материальная причина? Ответ на него он нашел спустя 45 лет.
За это время Юкио Хироси успел стать металловедом в университете родного города, где изучал разрушение металлических сплавов. В 1989 году его лаборатория приняла участие в реставрации статуи принца. Обследовав ее, Юкио Хироси в очередной раз отметил, что никаких следов птичьего помета на ней нет. А затем занялся своим основным делом – изучением химического состава. Тут его ждал сюрприз: статуя была отлита не из оловянистой или свинцовистой бронзы, а из мышьяковистой, которую из-за вредности легирующего элемента давным-давно перестали использовать.
Содержание мышьяка в статуе принца оказалось высоким: 10 % в среднем. При этом – видимо, из-за ликвации, то есть расслоения, которое случается при затвердевании больших отливок из легированных сплавов, – в ногах мышьяка было 15 %, а в голове – 2 %. Получается, что статуя, ныне позеленевшая от патины, сразу после изготовления была разноцветной, ведь при малом содержании мышьяка бронза имеет красный цвет, а при большом – серебристый. Впрочем, скорее всего, мышьяк добавляли не для декоративных эффектов, а для повышения прочности сплава и снижения температуры плавления – у мышьяковистой бронзы она ниже, чем у оловянистой, делать из нее отливки проще.
Узнав состав сплава, Юкио Хироси вспомнил книгу по древней технологии обработки металла, в переводе которой он недавно участвовал. По удивительному совпадению доставшаяся ему глава как раз была посвящена сурьме и мышьяку, и там было сказано, что мышьяк ядовит для птиц. Это позволило исследователю предположить: именно высокое содержание мышьяка отпугивает пернатых вандалов.
Для проверки гипотезы Юкио Хироси отыскал составы сплавов, из которых сделаны некоторые другие памятники, и выяснил, что мышьяка в них мало, не более 2 %. Тогда он провел эксперимент: отлил, соблюдая меры предосторожности, образцы мышьяковистой бронзы и окружил ими кормушку для птиц. И точно, птицы пугались и к корму близко не подлетали – что вороны, что голуби.
Об этом исследовании прознали корреспонденты местной газеты, и публикация о его результатах вызвала бурный интерес. Еще бы! Ведь птицы – это не только сладкоголосое пение или борьба с насекомыми-вредителями, но и помет, загрязняющий улицы, дома, машины и одежду прохожих. А в аэропортах птицы – источник серьезной опасности: попав в двигатель, они могут вызвать авиакатастрофу. Чтобы прогнать их, используют разного рода отпугиватели, в том числе покрывают специальными веществами крыши и подоконники, и заграждения, например лес из шипов на горизонтальных поверхностях. Некоторые аэропорты даже заводят с этой целью хищных птиц, а вот в аэропорту Пизы применяют еще и административные меры к птицелюбам: за кормление голубей там выписывают штраф.
Поэтому все пострадавшие от птиц и потянулись в лабораторию Юкио Хироси. Особенно ему запомнилось, как пришел знакомый предприниматель, плечи которого были покрыты птичьими испражнениями – очень уж много голубей поселилось возле офиса. Чтобы помочь всем этим людям, Юкио Хироси предложил было использовать мышьяковистую бронзу для отделки мест на зданиях, которые полюбились птицам. Увы, эта затея провалилась. Как только пожарные услышали, что мышьяк при нагревании выше 1000° C быстро улетучивается из сплава, они наложили свой запрет. Видимо, дурная слава мышьяка оказалась слишком сильна и никто не задумался о том, что этот элемент широко распространен в природе: он содержится в любой питьевой воде, придает особый аромат армянскому коньяку, он же входил в состав средств от прыщей и по сей день используется в стоматологии. То небольшое количество мышьяка, что могло бы улететь в атмосферу из бронзовых пластинок при пожаре, вряд ли было бы сильной добавкой к имеющемуся фону.
Сам Хироси пытался убедить оппонентов в безопасности предлагаемого решения: он бросил бруски выплавленной им бронзы в аквариум с рыбками данио и доказал, что спустя месяц те ничуть не пострадали и содержание мышьяка в воде не увеличилось. Это не помогло – интересный способ устрашения птиц не прошел.
Впрочем, возможно, дело было все-таки не только в мышьяке. В 2011 году Хироси подал заявку на изобретение материала для отпугивания птиц – покрытие из мышьяковистой бронзы с добавками радия. Про то, есть ли радий в статуе принца, Хироси ранее не рассказывал, однако при поиске ответа на вторую часть вопроса – отчего же птицы боятся металла с мышьяком – он больше апеллировал не к их чутью, а к гипотетической способности видеть в другом диапазоне, и в частности фиксировать потоки ионов.
В принципе, независимо от того, нашел ли Хироси радий в статуе принца или нет, ход его мысли понятен: для металловеда сама по себе постановка вопроса – испаряется ли мышьяк из бронзы – кажется абсурдной. Конечно, термодинамика предписывает выравнивание концентраций вещества, но металл – это такая энергетически выгодная система при нормальных условиях, что мышьяк если и испаряется из него, то в ничтожном, пренебрежимо малом количестве. Более того, если бы такое испарение было хоть сколько-нибудь значимым, за тысячелетия мышьяк исчез бы из любой бронзы, однако археологи находят бронзовые предметы с высоким содержанием мышьяка, выплавленные 10 000 лет тому назад. А если испарение несильное, то с какой стати птицам бояться памятника? Кроме того, есть данные в пользу того, что мышьяк им, скорее всего, безразличен.
Бóльшая проблема – мышьяк в дичи, то есть в птицах, которых добывают охотники. Источник его прекрасно известен: это пестициды, содержащие, скажем, метаарсенат натрия, ими опрыскивают леса для борьбы с короедом. Очевидно, что остаточного мышьяка в таком препарате заведомо больше, чем может испариться из памятника. Исследования показывают, что, например, дятлы хотя и без особого аппетита, но поедают личинок короеда, в тканях которых содержится этот элемент. И в организмы дятлов порой попадает столько мышьяка, что орнитологи даже опасаются за их здоровье. Странно получается: птицы не очень-то переживают, если полакомились личинками с мышьяком, а вот призрачного запаха от памятника пугаются. С другой стороны, известно, что мышьяк может воздействовать на электрические свойства; его способность менять цвет меди видна невооруженным глазом. А если еще предположить, что от принца исходят потоки ионов, то кто знает, что может померещиться птицам, смотрящим на статую? Ответ на этот вопрос могли бы дать только специалисты по физиологии птичьих органов чувств.
Статую принца металловеды исследовали давно, в конце 1990-х годов. Казалось бы, при решении важной народно-хозяйственной задачи (поиск материала для кровли, который отпугивает птиц) возникла интереснейшая научная тема – как птицы чувствуют мышьяк в бронзе и почему он для них неприятен. И что же? Орнитологов совершенно не заинтересовала находка металловеда. Анализ базы данных научных публикаций на связь "птицы + мышьяк" выявил лишь огромный массив информации по накоплению мышьяка в тканях птиц, никаких исследований по раскрытию загадки статуи Ямато Такэру проведено не было. За четверть века существования загадки! Почему так?
Ответ на этот вопрос можно почерпнуть из книги профессора Шеффилдского университета Тима Беркхеда "Удивительный мир. Легко ли быть птицей?" (What It's Like to Be a Bird, 2012). Вот что он пишет:
"История изучения чувств, в особенности птичьих, была богатой событиями и непростой. Несмотря на обилие описательных сведений, собранных за последние несколько столетий, сенсорная биология птиц никогда не входила в категорию ключевых и актуальных проблем. ‹…›
В процессе работы над книгой я связался с несколькими специалистами в области сенсорной биологии, уже вышедшими на пенсию, и с удивлением обнаружил, что все они рассказывают почти одно и то же: «Когда я занимался подобными исследованиями, они никого не интересовали, или же нашим результатам не верили». Один ученый сообщил мне, что всю свою жизнь посвятил сенсорной биологии птиц, но, если не считать того, что его попросили написать главу для энциклопедии, его заслуги практически не получили признания. После выхода на пенсию он сжег все свои бумаги, а потом вдруг, к его одновременному огорчению и удовольствию, я начал расспрашивать о его исследованиях.
Другие рассказывали мне, как когда-то собирались написать учебник по сенсорной биологии птиц, но так и не нашли достаточно заинтересованное издательство. Представить себе не могу, что значит посвятить свою жизнь сфере исследований, которая очень мало кого интересует".
Непонимание того, что и как чувствуют другие существа, может привести к серьезным ошибкам. Например, экологи, занимающиеся изучением поведения, также предположили, что степень полового диморфизма у птиц – то есть различия по внешним признакам между самцами и самками одного вида – может быть связана с их моногамностью или полигамностью. Для проверки этого предположения они оценивали виды в зависимости от яркости оперения самцов и самок – на основе человеческого зрительного восприятия. Теперь мы уже понимаем, насколько наивен такой подход, ведь зрительная система птиц отличается от нашей, поскольку они видят и в ультрафиолетовом диапазоне. Изучение тех же птиц в ультрафиолете показало, что у многих видов – в том числе лазоревки и некоторых попугаев, – которые раньше считались не обладающими половым диморфизмом, самцы на самом деле заметно отличаются от самок, если смотреть на них так, как их видят самки, в УФ-спектре.
В своей знаменитой статье «Каково быть летучей мышью?» (What is like to be a bat?), опубликованной в 1973 году, философ Томас Нагель утверждал, что нам никогда не узнать, каково быть другим существом. Чувства и сознание – субъективный опыт, поэтому их не в состоянии разделить или вообразить кто-то другой. Нагель выбрал для примера летучую мышь, потому что у нее, как у млекопитающего, много общих чувств с нами, и в то же время она обладает эхолокацией, отсутствующей у нас, следовательно, мы не в силах понять, каково быть ею.
Каково это – быть киви? Блуждать в густом подлеске почти в полной темноте, практически без зрения, зато с обонянием и осязанием, значительно превосходящими человеческие? Ричард Оуэн исследовал киви в 1830 году, и при виде ее крошечных глазок и огромной обонятельной области мозга предположил – почти не имея сведений о поведении этой птицы, – что она полагается скорее на обоняние, чем на зрение. Гипотезы Оуэна, мастерски увязавшего строение с функциями, были элегантным образом подтверждены сто лет спустя, когда поведенческие тесты выявили, что киви обнаруживают добычу под землей с лазерной точностью. Киви чуют запах дождевых червей сквозь 15-сантиметровый слой почвы!"[34]
При таком положении дел неудивительно, что окончательная разгадка тайны статуи принца еще ждет своих исследователей, способных перешагнуть междисциплинарные барьеры и посмотреть широко открытыми глазами на мир во всем его многообразии.
Почему бутерброд падает маслом вниз?
Каждый из нас хоть раз в жизни ронял бутерброд на пол и на собственном опыте убедился, что таки да – бутерброд всегда падает маслом вниз. Многие усматривают в этом проявление закона Мерфи: «Если что-то может пойти не так, то это непременно случится». А сам закон приписывают имманентной зловредности Природы – так она мстит нам, людям, за многовековые издевательства над ней.
Закон Мерфи, конечно, правильный, это подтверждает вся история человечества, но механизмы его проявления непонятны. Прямо скажем, они отдают мистикой, а мистику ученые ненавидят больше всего на свете. Поэтому закону бутерброда – точнее говоря, попыткам его опровержения – посвящено огромное количество исследований.
Экспериментальной проверкой закона бутерброда занимаются любопытствующие обыватели у себя на кухне, школьники посвящают ему свои проекты, иногда в лаборатории переоборудуют студии крупных телекомпаний типа Би-би-си. И все экспериментаторы увлеченно роняют бутерброды на пол, скрупулезно подсчитывая число падений маслом вверх и маслом вниз. Практически все приходят к тому, что вероятность обоих событий одинакова, 50/50, как при подбрасывании монетки. Таким образом, закон бутерброда имеет не физические, а психологические основания. Люди запоминают только неприятный исход, когда же бутерброд падает маслом вверх, они автоматически поднимают его и съедают, руководствуясь эмпирическим правилом пяти секунд: "То, что лежало на полу меньше пяти секунд, не считается упавшим".
Впрочем, сторонники закона бутерброда с легкостью отметают эти инсинуации. По их мнению, результаты эксперимента служат дополнительным подтверждением закона Мерфи: Природа, глядя на потуги горе-экспериментаторов, нарочно выдает ложный результат, чтобы лишний раз посмеяться над ними. Не ускользают от внимания сторонников закона и методические ошибки при постановке эксперимента: бессмысленно ронять бутерброд на кафельный пол кухни или лаборатории, эксперимент надо проводить в гостиной, устланной ковром, причем дорогим. Чем дороже ковер, тем с большей вероятностью бутерброд упадет маслом вниз. Это надежно установленный экспериментальный факт, добавляют они.
Еще один подход к решению проблемы – сугубо теоретический. Физики анализируют динамику падения бутерброда, включая такие варианты, как падение маслом вверх, упругое отражение от пола, переворот в воздухе на 180° и повторное падение, уже маслом вниз. Существенно, что в качестве модели используют бутерброд в западном стиле: никакой колбасы сверху, слой же масла настолько тонок, что выдает свое присутствие только бóльшим блеском намазанной маслом стороны. Показано, что слой масла вносит вклад в изменение момента инерции бутерброда, а также в асимметрию аэродинамических характеристик двух сторон бутерброда, однако все эти факторы несущественно влияют на вероятность падения маслом вверх или маслом вниз, которая остается примерно 50/50.
Все перевернула статья британского физика-теоретика Роберта Мэтьюса "Падающий тост, закон Мерфи и фундаментальные константы"[35]. Изюминкой работы стало то, что Мэтьюс рассмотрел падение тоста без масла, то есть изначально исключил любую асимметрию, которую привносит в объект слой масла, а также неопределенности, связанные с распределением масла в поверхностном слое тоста. Переводя на физический язык, Мэтьюс описал поведение жесткой, изотропной прямоугольной пластины с массой
Анализ уравнений движения показал: при таком падении пластина вращается вокруг своей оси, что полностью соответствует нашему житейскому опыту. При высоте падения в 90–150 см пластина успевает осуществить оборот на 180°, то есть бутерброд, который, естественно, лежит на столе маслом вверх, при падении с неизбежностью переворачивается маслом вниз. Результат падения сильно зависит от скорости движения пластины по плоскости перед падением. Если эта скорость достаточно высока, то пластина отрывается от стола, как прыгун с трамплина, и планирует вниз, практически не переворачиваясь. То есть все зависит от начальных условий – от высоты стола и скорости движения по плоскости.
Возможно, это объясняет обескураживающие результаты экспериментальной проверки закона бутерброда. Все дело в методике! Если подбрасывать бутерброд как монетку или просто выпускать его из рук, то падение маслом вверх или маслом вниз становится равновероятным. Но ведь в реальности дело обстоит обычно не так. Бутерброд медленно соскальзывает со стола после чьего-то неловкого движения или с блюда зазевавшегося официанта, и вот тут-то он, скорее всего, упадет маслом вниз.
Через несколько лет после выхода статьи Мэтьюс проверил свои теоретические построения в трех сериях прямых экспериментов, которые выполнили тысячи британских школьников в различных регионах Великобритании. Школьники все делали правильно, как доктор Мэтьюс прописал: медленно сдвигали бутерброды к краю стола и наблюдали за их падением. В итоге 62 % попыток закончилось падением бутерброда маслом вниз, 38 % – маслом вверх. Разница в полтора раза – при такой большой статистике это значимый результат. Тут есть о чем задуматься. Но вернемся к основополагающей статье. Для того чтобы бутерброд упал маслом вниз, высота падения должна составлять 0,9–1,5 м. Эти величины коррелируют с ростом человека, который определяет комфортную высоту обеденного стола или высоту, на которой находится блюдо с бутербродами в руках официанта. Но почему рост человека именно такой, какой он есть? Почему для подавляющего большинства людей он укладывается в интервал 1,5–2 м? И может ли человек быть ростом со слона или, бери выше, с жирафа?
В 1980 году американский астрофизик Уильям Пресс опубликовал статью "Размеры человека в свете фундаментальных констант"[36], где все разложил по полочкам. Двуногие существа (люди) менее устойчивы, чем четвероногие (слон, жираф) и тем более сороконогие. Люди слишком легко падают и при этом больно ударяются головой о землю, камень, асфальт и прочие твердые объекты. Пресс рассчитал силу удара, связал ее с прочностью черепа и получил результат: человек ростом три метра, упав на твердую поверхность, обязательно размозжит голову и умрет. «Фатальная» формула включает основные фундаментальные константы: константу электромагнитного взаимодействия, гравитационную постоянную и радиус Бора. Именно они ставят предел физическому росту человека.
Следуя этой логике, Роберт Мэтьюс сделал вывод: закон бутерброда напрямую вытекает из фундаментальных констант и его можно с полным правом называть законом Природы. Особо радует в этом выводе то, что гипотетическая зловредность Природы, на которую мы намекали в самом начале, никак не связана с человеком, просто она такой уродилась.
Мы подозреваем, что именно глобальность вывода склонила чашу весов Игнобелевского комитета в пользу работы Роберта Мэтьюса, что принесло ему премию по физике за 1996 год.
Лишь один момент в этой истории остался для нас непроясненным. Статья Мэтьюса поступила в редакцию журнала 31 марта, накануне международного Дня дураков. Это случайно или как?
Другое направление человеческой мысли, связанное с падающими бутербродами, посвящено изучению правила пяти секунд. Оно гласит: если упавшая на пол еда пролежала там менее пяти секунд, то есть ее безопасно. Одно из первых исследований, посвященных проверке этого правила, даже принесло своему автору – Джилиан Кларк, студентке Чикагской высшей школы сельскохозяйственных исследований – Игнобелевскую премию 2004 года в области общественного здоровья.
Экспериментальной проверке правила пяти секунд она посвятила свою летнюю практику. Сама же идея, что можно употреблять в пищу еду, пролежавшую на полу какое-то время, известна очень давно. По мнению самой Джилиан Кларк, она восходит к Великой ясе Чингисхана, который определил этот срок аж в двенадцать часов.
Готовясь к проведению задуманного эксперимента, Кларк для начала проверила наличие микрофлоры на полу в студенческом общежитии. И тут ее ждало фиаско: как ни странно, бактерий на сухом полу практически не оказалось. Более того, там даже спор не было. Судя по всему, в студенческом общежитии выживают только сами студенты. Так что прямой эксперимент с едой, упавшей на пол, поставить не удалось и пришлось, как это принято при основании научного направления, обойтись модельными опытами. Кларк купила в магазине кафельные плитки, заселила их кишечной палочкой и уже на такую подготовленную поверхность роняла выпечку и сладости, через пять секунд поднимала образцы и затем исследовала под электронным микроскопом. Оказалось, что кишечным палочкам вполне достаточно этого времени для освоения поверхности продуктов. При этом с гладкой плитки их переселялось больше, чем с шершавой. То есть правило пяти секунд было опровергнуто.
Следующим был коллектив авторов из Университета Клемсона в Северной Каролине в 2006 году. Они капали на пол, предварительно обработанный препаратом с сальмонеллой, соус для спагетти болоньезе и спустя пять секунд выдержки смотрели, сколько бактерий в нем оказалось. Плитка была наименее дружественной к еде: с нее в соус переползло 99 % бактерий, с ковра – менее 0,5 %, с деревянного же паркета – 5–68 %. Авторы отмечают, что даже месячное пребывание на сухом полу не убило всех сальмонелл, намекая, что пищу с пола есть ни в коем случае нельзя. В отличие от первозакрывательницы эффекта Джилиан Кларк, им удалось опубликовать статью в рецензируемом "Журнале прикладной микробиологии"[37].
В том же году двое студентов Коннектикутского колледжа решили рискнуть и перейти от моделей к практике: они кидали конфеты и ломтики яблока на пол непосредственно в студенческой столовой и в закусочной. Результаты расходились с модельными данными: бактерии в заметном количестве появлялись на еде лишь спустя полминуты. Видимо, полы в их колледже столь же чисты, как и в общежитии, где свои исследования проводила Кларк.
О самом свежем из известных нам исследований в этой области рассказало агентство AlphaGalileo 10 марта 2014 года: молодые британские ученые из Астонского университета кидали на пол бутерброды, пиццу, печенье и леденцы, а затем смотрели, сколько на них оказалось кишечных палочек и золотистых стафилококков. В целом их результаты совпали с данными северокаролинских исследователей: бактерии с коврового покрытия проникали на еду хуже всего. Но даже с ламината или плитки и даже на влажную еду бактерии перебирались более пяти секунд.
Конечно, отмечают авторы исследования, всегда надо помнить, что на любом подобранном с пола куске будет сколько-то бактерий. Но поговорка "быстро поднятое не считается упавшим" все-таки имеет научное обоснование, полученное опытными бутербродоведами.
Сколько стоит бесплатный сыр?
Казалось бы, ответ на этот вопрос знают все: бесплатный сыр стоит дорого, даже очень дорого. И тем не менее очень многие попадаются на эту уловку, движимые жаждой наживы, страстью к «халяве», надеждой на чудо, заносчивой уверенностью, что их никто обмануть не может, или, наоборот, прекраснодушной верой в то, что все вокруг говорят правду, наконец, просто по глупости или со скуки. Сортов бесплатного сыра заведомо больше, чем обычного сыра, потому что изобретательность человеческая, особенно в части обмана ближних своих и дальних, поистине беспредельна.
Мы расскажем лишь об одном виде мошенничества, а именно о так называемых письмах счастья. Многие получали по электронной почте подобные сообщения от людей с трудной судьбой, которые горят желанием разделить с адресатом миллионы долларов, фунтов стерлингов, различных франков и прочей валюты, волею судеб оказавшейся в распоряжении отправителя. Но немногие знают, что основоположники этой методики перераспределения общечеловеческих ценностей – соответствующее интернет-движение появилось в Нигерии – были заочно удостоены в 2005 году высокой награды Игнобелевского комитета, а именно премии по литературе "за использование системы электронной почты для распространения серии коротких рассказов".
Благодаря нигерийским литераторам миллионы читателей узнали об удивительных приключениях таких персонажей, как генерал Сани Абача, его вдова миссис Мариам Абача, адвокат Жон Мбеки эсквайр, – каждый из них нуждается в небольшой денежной сумме, чтобы получить доступ к огромным средствам, которые они охотно разделят с добрым человеком, оказавшим содействие. По данным правоохранительных органов, участники движения действуют отнюдь не бескорыстно, средний размер их гонораров – 3000 долларов США, а общий объем доходов от подобного литературного творчества исчисляется сотней миллионов долларов в год. Не случайно в Нигерии для данного вида мошенничества был введен специальный цифровой код – 419, который теперь используют во всем мире.
Что сулят письма счастья? В лучшем (для вашего кошелька) случае предложение сдать в аренду ваш компьютер за несколько тысяч рублей в день или помочь нефтяной компании списать заработную плату для налоговой оптимизации (именно такие предложения заполняли папки спама наших компьютеров в 2017 году) приведет на сайт, где рекламируют что-то ненужное. В случае средней тяжести это будет не рекламный сайт, а распространитель вирусов. Необязательно при нажатии на роковую ссылку компьютер окажется во власти вымогателей. Вредоносное программное обеспечение может незаметно внедриться, обойдя защиту, и компьютер превратится в зомби: будет в фоновом режиме рассылать новые сообщения, расходуя интернет-трафик. Хорошо, если этот зомби глупый и воспользуется имеющейся адресной книгой – тогда по истошным воплям друзей можно догадаться о проблеме и принять меры.
В тяжелом же случае мошенники могут нанести ощутимый вред. Чтобы узнать о нем, достаточно набрать в поисковике "e-mail swindlers" и погрузиться в увлекательные полицейские истории. Вот, например, в декабре 2016 года в Лагосе, самом большом городе Нигерии и заодно всей Африки, полиция арестовала трех интернет-мошенников. Они взломали почту агента по недвижимости и прислали якобы от его клиента распоряжение о перечислении примерно четырех миллионов нигерийских найр (около 30 000 долларов) на некие расчетные счета. Так получилось, что во время выполнения переводов клиент позвонил агенту, афера вскрылась, злоумышленников в конце концов нашли и арестовали, вот только уже переведенные деньги где-то растворились. Это не единичное мошенничество 2016 года – незадолго до того полиция Лагоса арестовала четырех молодых людей, которые хотели таким же способом освободить карманы владельца лотерейной компании от пяти миллионов найр.
На подобное примитивное финансовое мошенничество способны люди грубые, обиженные на весь мир или попавшие в дурную компанию. Согласно одной из психологических теорий[38], к преступлению приводят внутренние личностные предпосылки (мотивировки) и внешние обстоятельства (фрустраторы). К финансовому мошенничеству могут привести три мотивировки: «нет денег совсем», «нет денег для помощи близким» и «у меня денег несправедливо мало». Очень похоже, что в случае с нигерийскими мошенниками главенствует третья мотивировка, а ее усиливают три фрустратора.
Во-первых, когда индивид, считающий, что его доход несправедливо мал, испытывает недостаток денег – финансовое давление, он обвиняет в этом компанию, коллег, а то и саму страну, отчего и возникает желание "восстановить справедливость": финансово поддержать себя. Во-вторых, возможно давление со стороны организационно-производственных факторов: общая неустроенность жизни, невозможность преуспеть, малооплачиваемая работа – все эти мелкие фрустраторы приводят к накоплению психического напряжения и формированию внутреннего протеста, который и выливается в форму мошенничества. А в-третьих, личность может испытывать давление близких и друзей, которые дают советы и рекомендации, оказывают мягкое воздействие, подталкивающее к преступлению.
Однако возможно ли применить подобную типологию к настоящим мастерам своего дела – это вопрос. Ведь они идут на изощренные инсценировки, рядом с которыми меркнут как реальные подвиги прошлого, вроде продажи Виктором Люстигом Эйфелевой башни на металлолом, так и выдуманные, например пересказанные В. А. Гиляровским похождения Павла Карловича Шпейера из "Клуба червонных валетов", который продал англичанам казенное присутствие московского генерал-губернатора по адресу Тверская, 13. История борьбы полицейских Нигерии с современными виртуозами интернет-мошенничества включает, помимо уже упомянутых обыденных эпизодов, ликвидацию фальшивого интернет-банка четы Абачи или целого ложного посольства ЮАР в Амстердаме, которое было разоблачено силами общественности.
Вот как описывал в 2014 году многоуровневую операцию несостоявшихся мошенников участник французского канала авторской журналистики
Однажды ему позвонил некий Фердинанд из габонской деревни Эборо. Он рассказал ужасную историю про печальную жизнь обитателей деревни, которая стала еще хуже, когда единственный мост, соединяющий их с большой землей, разрушило наводнение. Скрепя сердце сельчане залезли в древнее святилище и взяли оттуда набор глиняных статуэток, чтобы на вырученные от их продажи деньги починить мост. И уже нашелся американец, готовый купить статуэтки за 850 000 долларов, но сделка сорвалась. Видимо, понимая, что имеет дело с доверчивыми африканцами, попавшими в безвыходное положение, он решил скинуть цену в два с лишним раза. Вот и хотят они обратиться к известному блогеру из Франции, которой Габон совсем не чужая земля, чтобы тот провел с американцем переговоры, продал бы фигурки от своего имени, а прибыль они поделили по-честному.
Капрон решил поучаствовать в игре. Тогда Фердинанд сказал, что ему нужно получить согласие совета племени, и замолчал на некоторое время. И тут стал звонить человек из США, с которым удалось договориться о цене. Фердинанд же тем временем стал настаивать на перечислении комиссии, после чего статуэтки будут отправлены во Францию. Чувствуя сомнения Капрона, он передал телефон вождя, предупредив, что имя свое тот не назовет, ибо оно сакрально. Так состоялось знакомство с новым персонажем: тот, ласково называя блогера "мое дитя", обсудил детали сделки.
Но Капрон оказался парень не промах. Через друзей в Габоне он узнал, что мост цел, а вот старый вождь умер, нового же никак не изберут. Все это он выложил Фердинанду, который клялся, что вождь жив, и пытался вышибить слезу, мол, дела зашли так далеко, что его попросту убьют, и наконец произнес классическое "Ну что же мне сделать, чтобы ты поверил?". Капрон слезу не пустил, и сделка сорвалась. Впрочем, наверняка гонорар за свой материал на канале он получил. А вот те, кого подобного рода рассказы трогают до глубины сердца (или в ком жадность заглушает инстинкт самосохранения), порой страдают, и очень сильно. В лучшем случае расстаются с крупными деньгами: например, один саудовский делец в афере с клоном посольства ЮАР потерял 100 000 долларов. А можно еще и лишиться свободы и затем выкупать свою жизнь уже не у мошенников, а у вымогателей, что несравнимо опаснее.
Иногда на выручку жертвам приходят спасители-супергерои, причем махинации интернет-мошенников вызывают, очевидно, такое возмущение, что в борьбе с ним объединяются и светлая, и темная стороны силы: среди праведных интернет-воинов были замечены Венера Милосская и Дарт Вейдер. Эти борцы прекрасно маскируются, не без основания полагая, что интернет-мошенники совсем не безобидные артистические натуры и могут быть связаны с мафиозными кланами, у которых, как всем известно, длинные руки. Кроме того, порой они сами совершают действия за гранью закона, например блокируя сайты или проникая в почтовые ящики злоумышленников и похищая их переписку, которая затем каким-то неведомым образом оказывается в руках правоохранителей.
Борьба идет по нескольким сценариям. Самое простое – вступить в переписку и заставить мошенника тратить время и силы на разработку сложной операции. Почуяв добычу, тот делает подставные сайты, фабрикует пачки документов, выезжает в отдаленные поселки, чтобы забрать выманенные у псевдожертвы деньги, и все это впустую. Порой в награду за старания мошенник получает почтовый ящик, забитый подставными сообщениями о согласии сотрудничать, в потоке которых теряются письма настоящих жертв. Ради этого защитники справедливости обзаводятся даже роботами. Иногда мошенников удается сфотографировать в смешных позах, и затем эти фотографии гуляют по интернету, подрывая их авторитет у коллег по бизнесу, либо удается распространить молву о каких-то их порочных пристрастиях вроде зоофилии, что опять же негативно воспринимается в сообществе аферистов.
Время от времени на злоумышленниках удается подзаработать. Ходит легенда об одном товарище по борьбе с интернет-мошенничеством, который в преддверии покупки партии золота на 1,8 млн долларов сумел-таки получить из Ганы стодолларовый образец на анализ. Но, как правило, такая борьба бескорыстна, ею занимаются для развлечения или из любви к искусству. Полиция же смотрит на деятельность защитников справедливости сквозь пальцы и отмечает, что без помощи общественности потери от действий мошенников были бы больше.
Где находится ад?
Мошенники причиняют порой столь сильные неприятности людям, что многие пострадавшие закономерно ожидают: в будущем такие гадкие преступники заслуженно займут свое место в аду. Но где именно – на сковородке, в кипящем котле, в пекле?
Оказывается, ответить на этот вопрос непросто, ведь мало кто знает, как устроен ад, а главная проблема состоит в поиске достоверного источника. Конечно, в качество оного можно взять нечто образное, вроде той картины, что намалевал кузнец Вакула, – где святой Петр выгоняет черта из ада. Однако сам-то Вакула в аду никогда не был, а если и общался с чертом, так это потому, что поймал его в родном селе. И работник попа Балда в этом деле не помощник – чертей он дурил тоже на родной земле.
Одиссей входит в число тех немногих героев, кто побывал на берегу реки Стикс и даже при помощи магической жидкости, в данном случае крови, пообщался с обитателями царства Аида, однако подробности об устройстве самого царства в повествовании Гомера опущены. И вообще не факт, что Аид и христианская преисподняя – это одно и то же место. Поэтому сведения об этом мистическом месте приходится собирать в буквальном смысле слова по крупицам.
Такую скрупулезную работу провел профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Генри Келли, который специализируется на истории литературы, искусства и религии, в частности демонологии.
Собранные сведения он обобщил в фундаментальной монографии "Сатана. Биография"[39]. Из нее можно узнать, что у преисподней весьма сложный рельеф и пестрый состав обитателей. Согласно иудейскому преданию, первые из них появились в ней вскоре после изгнания Адама и Евы из рая. Так, в Книге Бытия сказано, что «сыны Божии стали входить к дочерям человеческим, и они стали рождать им: это сильные, издревле славные люди, которых еще называли исполинами» (Быт 6:4). Широко распространенный в древности апокриф – Книга Еноха – конкретизирует ситуацию: двести ангелов, прозываемых Бодрствующими, или Стражами, забросив свои функции, стали ходить к дочерям человеческим и соблазнять их. Возглавлял их Семияз, а главным учителем порока стал Азазел. Этих-то недобросовестных стражей и поместили в темные пещеры ожидать Страшного суда, после чего им уготована огненная бездна.
Интересно, что аналогичная судьба, по мнению древних греков, постигла других могущественных существ – титанов, которые были на веки вечные низвергнуты в бездну Тартар, то есть в место, лишенное дна. Это вовсе не царство Аида, поскольку охранять Тартар поставлены сторукие и пятидесятиголовые первенцы Урана и Геи – гекатонхейры, а в подручных у Аида ходит трехглавый Цербер – порождение Ехидны, которая и сама пребывает в Тартаре.
Следующими поселенцами подземного мира стали духи исполинов. Само потомство падших ангелов было истреблено, однако в другом апокрифе – Книге Юбилеев – Ной жалуется, что их духи сохранились, приходят и опять соблазняют и даже убивают его внуков. Этих духов велено было заковать и заточить до Страшного суда, но по просьбе их начальника десятую часть оставили, чтобы было кому подвергать испытаниям благочестие людей.
В Новом Завете, а именно в Апокалипсисе, появляется огненное озеро, в которое после Страшного суда сбрасывают души грешников. В нем же оказываются главные действующие лица последних времен: зверь и лжепророк. Еще один обитатель ада – древний змей, он же диавол, сатана, Князь мира сего: его туда помещает и заключает в оковы на некий срок, по разным версиям, либо сам Христос во время своего сошествия в ад, либо грозный ангел. По окончании срока заточения он выйдет из ада, обольстит людей, устроит бунт, проиграет и окажется в одном озере со своими предшественниками.
Согласно еще одному апокрифу – Евангелию от Никодима (ад здесь предстает и как место для душ грешников, и как его владыка, аналогично Аиду), Христос во время сошествия разбивает старые ворота, лишает Гадеса (Аида) его владений и выводит из них души праведников, чьи имена перечислены в некоей книге. Интересно, что операция по выводу душ, так называемое боронование ада, проходит не единожды: в том же апокрифе Гадес жалуется, что Христос уже изымал из его чертогов душу Лазаря.
В переводе на физический язык ад состоит из низкоэнергетической части (пещеры) и двух высокоэнергетических частей, одна из которых (огненная бездна) лишена границы, а вторая (озеро) ограничена как минимум по двум координатам – длине и ширине. Внутри находится три вида материи – ангелы и некие бестелесные образования двух типов: духи исполинов и души людей, причем последние способны совершать путешествие в обе стороны – и в ад, и из ада. Вероятность перемещения зависит от содержащейся снаружи информации о них, а при определенных обстоятельствах возможна передача информации изнутри наружу. Интересна и та особенность, что нигде не сказано об ограничении способности преисподней к размещению вновь прибывающей материи.
И вот тут просвещенного читателя должно осенить: "Где-то я все это уже читал!" Скорее всего, свое удивление читатель придержит при себе, но вот американский телепроповедник Джек Ван Импе, отвечая 31 марта 2001 года на двенадцатой минуте своей проповеди на вопрос "Как оно там, в центре черной дыры?", определил ситуацию одной фразой: "Там все, как в аду". Эта простая констатация принесла ему и его соведущей Рокселле Ван Импе Игнобелевскую премию по астрофизике за 2001 год. Впрочем, физики особого внимания на прозрение Ван Импе не обратили, а продолжили выстраивать многострочные уравнения, описывающие искажения метрики пространства при участии разного рода гамильтонианов с квантово-механическими добавками. А зря. Посмотрим на черную дыру глазами Ван Импе.
Согласно классическому описанию, следующему из общей теории относительности Альберта Эйнштейна, черная дыра возникает при условии, что деформация пространства-времени, вызванная концентрацией массы-энергии, превосходит некий предел. Граничное значение определено простейшим решением уравнения Эйнштейна, которое получил Карл Шварцшильд: деформация на границе черной дыры такова, что свет не может ее покинуть и движется по окружности. Это приводит к тому, что из черной дыры наружу ничто выйти не может и сторонний наблюдатель ее не видит. Более того, для него на границе дыры – так называемом горизонте событий – время останавливается.
Внутри черной дыры пространство чрезвычайно искривлено и где-то, а также когда-то в глубине этого странного пространства-времени находится сингулярность: в ней обрываются так называемые мировые линии, то есть траектории в пространстве-времени, по которым движутся все материальные тела. Фактически это бездна, поскольку в ней пропадают сами понятия пространства и времени. Поскольку в сингулярности деформации пространства-времени бесконечны, приближаясь к ней, любой материальный, то есть конечный объект когда-нибудь обязательно подвергнется такому столь высокоэнергетическому воздействию, что обратится в ничто, причем случится это за конечное время.
Сильная деформация пространства внутри черной дыры ведет к серьезным проблемам с вычислением объема. В обычном, недеформированном мире всё просто: перемножаем высоту на ширину и длину и получаем объем. Внутри дыры не так. В частности, проблема состоит в том, что радиальная координата (а расчеты внутри дыры ведут в сферической системе, которая задана радиусом и двумя углами) – это не только способ измерения расстояния от поверхности дыры в ее глубь, но еще и способ измерения времени; фактически внутренность дыры – это растущий четырехмерный цилиндр. Его надо нарезать на слои равного значения времени и потом из них складывать объем дыры, что не раз делалось разными способами и с разными количественными результатами.
В некоторых случаях внутри черной дыры с массой, равной массе Солнца, помещалась целая вселенная – и даже наша Вселенная, по мнению некоторых теоретиков, уместилась бы внутри какой-нибудь черной дыры, причем в качестве ее границы мы видим ту самую сингулярность, с которой все и началось почти 14 млрд лет тому назад. Более консервативная оценка дает просто гигантский, но конечный объем. Например, черная дыра, находящаяся в центре Галактики, имеет видимый снаружи радиус 106 км, а возраст – 10 9 лет. Подставляя эти данные в формулу, Мариос Христодулу и Карло Ровелли из Тулонского университета подсчитали, что ее объем сейчас равен 1034 км3, то есть она способна вместить миллионы Солнечных систем[40]. Таким образом, рассуждения о плотности вещества в черной дыре при ее переменном объеме, как и мысли о том, хватит ли места для поглощаемой материи, лишены смысла.
Наличие внутри дыры сингулярной бездны совсем не радует физиков. Наученные горьким опытом краха классической физики в начале XX века, они знают: когда что-то становится бесконечным, значит, проблема не с физической реальностью, а с теорией, которая перестает эту реальность описывать. Причина в данном случае понятна: деформация пространства-времени с некоторого момента оказывается неподъемной для существующих методов расчета. Чтобы исправить ситуацию, физики обращаются к квантовой механике и пытаются придумать теорию квантовой гравитации. Она еще не создана, однако отдельные интересные идеи на этом пути удается сформулировать.
Возможно, самым значимым на этом пути стало явление Стивена Хокинга, который сумел вывести часть материи из черной дыры с помощью излучения, названного его именем. Сделал он это, развивая идеи советских физиков В. Н. Грибова, Я. Б. Зельдовича и А. А. Старобинского. Суть их состоит вот в чем. В основе квантовой механики лежит представление о том, что положение каждого объекта задается не конкретным числом, а вероятностью его нахождения в данном месте или состоянии, но точному определению мешает соотношение неопределенности, выраженное через постоянную Планка. С ее помощью удается задать масштаб, на котором еще имеет смысл говорить о непрерывном пространстве-времени. Соответствующие числа называют планковским масштабом: планковская длина 1,6∙10−35 м, время 5,4∙10−44 с, масса 2,1∙10−8 кг. На планковском масштабе расстояний и времен вакуум становится пеной из виртуальных частиц, которые порождаются парами «частица – античастица» и мгновенно исчезают, как будто ничего и не было. Если же такая пара возникнет вблизи горизонта событий черной дыры, то одна из частиц может туннелировать внутрь, и тогда оставшейся снаружи частице не с кем станет сливаться. Она и полетит прочь, унося часть энергии, а стало быть, и массы черной дыры.
Тонкости этого процесса обсуждают многие исследователи, вывод же получается такой: с течением времени черная дыра, если в нее не поступает новая материя или скорость такого поступления мала, будет испаряться. И чем меньше дыра, тем более тяжелые и энергичные частицы из нее полетят. Поэтому в конце концов дыра взрывается, выплескивая из себя всю энергию, что оказалась свободной. Как выясняется, это отнюдь не вся энергия, накопленная в дыре: часть энергии скована энтропией. Получается неуничтожимый остаток черной дыры, материя в котором заключена навсегда. Считается, что подобные остатки дыр – неплохие кандидаты на роль темной материи.
А можно ли узнать, что за материя остается в черной дыре? Единства мнений по этому вопросу нет. С одной стороны, излучение Хокинга таково, что по нему нельзя ничего узнать о происходящем внутри. Его спектр отвечает спектру абсолютно черного тела, то есть определяется так называемой температурой дыры, а она, в свою очередь, зависит от массы: чем дыра легче, тем выше температура. Это плохо, потому что в результате теряется информация о той второй частице, что провалилась в дыру, такая потеря информации противоречит основам квантовой механики. Но с другой стороны, можно попытаться найти выход. Например, такой: вследствие квантовой запутанности состояние улетевшей прочь частицы связано с состоянием упавшей внутрь. При этом с течением времени по мере излучения черная дыра стареет – наполняется оставшимися партнерами улетевших частиц. Тогда, если бы всех их поймать и измерить состояния, можно было бы и "пообщаться" с теми, что пребывают в дыре. Этот подход также несовершенен, поскольку начиная с некоторого времени новая испаряющаяся частица оказывается связанной с теми, что уже вылетели, а такое столь же недопустимо, как и исчезновение информации.
Некоторые теоретики для разрешения информационного парадокса придумали для черной дыры нечто вроде стража ворот или брандмауэра, который стоит сразу за горизонтом событий и мешает передавать информацию наружу: падающая частица разбивается о него или сгорает, и в таком высокоэнергетическом столкновении информация о ней должна исчезнуть. Интересно, что с точки зрения классической физики брандмауэр невозможен: падающий в дыру наблюдатель на ее горизонте событий никаких особенностей замечать не должен; то есть кирпичная стена, о которую ему суждено разбиться, вырастает внезапно, как будто из ничего.
Однако выход может быть еще интереснее: вместо непроницаемой бездны-сингулярности внутри дыры способна располагаться вполне проницаемая кротовая нора, или червоточина: воронка, соединяющая две разные области пространства-времени или вообще разные вселенные. Это решение спасает физиков от ненужной им бесконечности, а материя и та информация, что она несет с собой, имеют возможность покинуть дыру и оказаться в другой вселенной либо в другом месте нашей. Там, на выходе, может получиться белая дыра – объект, который ничего не поглощает и все излучает.
Для формирования кротовых нор можно задействовать разные механизмы. Например, Гонсало Олмо с коллегами из Университета Валенсии, проделав тщательную работу по изучению различных вариантов решения уравнений теории относительности, обнаружили, что кротовую нору на месте сингулярности можно создать, всего лишь пропуская через черную дыру достаточно мощный электрический ток. Причем существуют условия, при которых нора окажется проницаемой для материального тела – деформации пространства-времени в ней получаются не бесконечными и отнюдь не всегда разрывают это материальное тело на составляющие[41].
А вот Ким Сун Вон из Женского университета Ихва и Парк Му Ин из Университета Согён в Сеуле придерживаются более традиционных взглядов на происхождение кротовых нор[42]. Их существование, по мнению корейских ученых, поддерживают призраки, стоящие при вратах (горловинах нор), – так называемая фантомная материя, обладающая, в частности, отрицательной массой, то есть способностью не сжимать пространство-время, как это делает привычная материя, а растягивать его. Согласно их рассуждениям, раздобыть фантомную материю не так уж и трудно, достаточно представить, что падающая в дыру античастица имеет отрицательную массу. Можно убить сразу двух зайцев: обеспечить за счет накопления такой материи снижение массы испаряющейся дыры и стабилизировать горловину кротовой норы. Тогда черная дыра становится фабрикой по производству кротовых нор, поскольку именно они останутся после того, как испаряющаяся дыра исчезнет в огненном вихре последнего выдоха своей энергии.
Как видно из этого краткого и далеко не полного обзора, при желании внутри черной дыры действительно можно распознать некоторые детали, присущие аду. Тут есть и бездна сингулярности, и выход через устье норы, и вечное заточение в остатке дыры того, что не смогло выйти при испарении, и стражи ворот, и разные виды материи с разными функциями. Не исключено, что творческое обращение с этой аналогией подскажет новые интересные особенности того, что скрывается за непроницаемым для стороннего наблюдателя горизонтом событий.
Как повернуть время вспять?
Это вопрос вопросов. Он волнует всех, даже тех, кому наплевать на то, как они выглядят, и кто вполне доволен своим достигнутым жизненным статусом и предпочитает не вспоминать о голодной молодости и совершенных тогда глупых поступках. Лучше быть молодым и здоровым, чем старым и больным. С этой народной мудростью не поспоришь.
Старение – необратимый процесс. Как и время, оно течет только в одном направлении, его невозможно повернуть вспять, его можно только замедлить, чем, собственно, и занимаются современная медицина и косметология. Одна из основных причин старения лежит в нарушении функционирования белков – основы жизни. С одной стороны, учащающиеся сбои в синтезе белков проводят к образованию "неправильных" белков, с другой стороны, белки организма в некоторых тканях утрачивают свою структуру и функции, то есть денатурируют. Порой при этом сложно свернутый клубок белка разворачивается и превращается в полипептидную нить, годную лишь на то, чтобы быть источником аминокислот для синтеза новых белков. А еще такие деградировавшие молекулы белков слипаются между собой, образуя комочки (ассоциаты, агрегаты, бляшки), которые чисто механически или каким-либо иным способом мешают протеканию жизненных процессов в организме и вызывают болезни. Если такие комочки накапливаются в мозге, то это путь к болезни Альцгеймера, в хрусталике глаза – к катаракте.
Денатурация белков происходит не только внутри живого организма. Когда мы варим или жарим мясо, мы денатурируем содержащиеся в нем белки и тем самым облегчаем их переработку в нашем желудке и кишечнике. Помимо температуры разрушить пространственную структуру белков можно с помощью органического растворителя, например спирта, воздействием множества химических веществ, облучением и так далее; в общем, белки – нежные создания, разрушать их просто, ломать не строить.
Долгое время полагали, что денатурация белков – необратимый процесс. Нас так учили в школе. Но потом оказалось, что его все же можно повернуть вспять. Изящное решение проблемы предложила в 2015 году международная команда американских и австралийских ученых во главе с Томом Юанем из Университета Калифорнии в Ирвайне[43].
В качестве объекта исследования ученые выбрали лизоцим – фермент, содержащийся в большом количестве в белке куриных яиц. Выбор понятный, ведь лизоцим – один из самых изученных белков в истории науки, о нем ученые знают всё, включая мельчайшие детали его трехмерной структуры. Итак, исследователи взяли белок сырого яйца, сварили его вкрутую путем нагревания при 90° С в течение 20 минут и получили хорошо всем знакомую твердую белую массу денатурированного белка. Затем они растворили эту массу в растворе мочевины (при этом слипшиеся нити белка разъединяются), раствор поместили в пробирку, установленную под углом в 45°, несколько минут покрутили пробирку в центрифуге при 5000 оборотах в минуту и – о, чудо! – получили раствор исходного лизоцима. Белок восстановил свою пространственную структуру и свои биохимические свойства, степень регенерации превысила 80 %.
В чем тут фокус? При центрифугировании нити белка осаждаются тонким слоем на стенки пробирки, в этом слое в выбранных условиях вращения возникают напряжения сдвига, которые по непонятной пока причине способствуют скручиванию нитей денатурированного белка в трехмерную структуру нативного (исходного природного) белка.
Исследователи показали, что аналогичный эффект наблюдается и в случае более крупных белков – кавеолина-1 и протеинкиназы А. Единственно, что нужно, – это правильно подобрать скорость и продолжительность вращения. Предложили они и конструкцию проточного устройства для непрерывного процесса восстановления (рефолдинга) структуры денатурированных белков.
Но все же изюминкой работы осталось восстановление структуры лизоцима. Переводя с научного языка на обыденный и слегка преувеличивая, можно сказать, что ученым удалось превратить сваренное вкрутую яйцо обратно в сырое. Круто! Тянет на Нобелевскую премию, но для начала исследователи получили Игнобелевскую премию по химии за 2015 год.
Справедливости ради заметим, что не они первыми сделали это. Более того, известно множество методов рефолдинга белков. При всем их различии они сходны в одном: если каким-то образом получить единичную нить белка (например, путем сильного разбавления) и убрать все факторы, вызывающие денатурацию белка, типа "плохих" химических веществ, то полипептидная цепь сама свернется в нужную и предопределенную природой структуру, такая вот самоорганизация. Конечно, это работает не всегда, для сложных случаев имеются специальные помощники вроде белков шаперонов, но часто так случается. Проблема тут состоит в том, что обычно этот процесс протекает довольно долго и с невысокой производительностью, обусловленной, в частности, сильным разбавлением. Достоинство описанной выше работы состоит в резком (сто– или даже тысячекратном) увеличении скорости процесса и возможности получать большие количества восстановленного белка.
Зачем нужна высокая производительность? Сейчас многие белки, нужные, например, для фармацевтических целей, получают генно-инженерными методами. Человеческий ген, ответственный за синтез того или иного белка, встраивают в геном бактерии, которая начинает производить этот белок. При выделении этих белков из культуры бактерий зачастую образуются агрегаты частично денатурированных белков, которые надо как-то восстанавливать. В технологических масштабах. От этого очень сильно зависит стоимость получаемых белков и, соответственно, лекарств и диагностических средств.
С борьбой со старением это напрямую никак не связано. Хотя кто знает?.. Если ученым удастся придумать способ восстановления структуры белков внутри организма,
Часть вторая
Сделаем жизнь лучше!
«Я тебя бить не буду, я тебе шмась сотворю!»
Главная задача науки – познание мира. Движет учеными при этом любопытство, неуемная страсть найти ответы на вопросы, которые ставят перед ними природа, собственное воображение и окружающие их люди. Еще одним мощным стимулом научной деятельности служит желание сделать жизнь лучше, причем не свою, что в той или иной мере свойственно всем представителям
Поделиться книгой: